0引言
目前，我國(guó)油氣管道彎管外防腐主要以熔接環(huán)氧粉末涂料為主，環(huán)氧粉末涂料的涂敷有單涂層和雙涂層兩種，當(dāng)要求涂層厚度大于300μm時(shí)，主要采用雙層熔接環(huán)氧粉末涂層，液體涂料的應(yīng)用主要以聚氨酯涂層為主。隨著近年高強(qiáng)度大口徑厚壁管的普遍應(yīng)用，環(huán)氧粉末涂料在進(jìn)行彎管涂敷時(shí)，存在因鋼管預(yù)熱不均、鋼管蓄熱大、冷卻困難等而導(dǎo)致的涂層固化不均、性能不穩(wěn)定等問題。因此開發(fā)一種具有環(huán)氧粉末涂料性能的彎管液態(tài)無(wú)溶劑環(huán)氧防腐蝕涂料非常迫切。
1彎管無(wú)溶劑環(huán)氧防腐蝕涂料的研制
環(huán)氧樹脂常溫下有固態(tài)和液態(tài)兩種，固態(tài)環(huán)氧樹脂使用時(shí)需加溶劑進(jìn)行溶解，不適合用作無(wú)溶劑涂料；液態(tài)環(huán)氧樹脂分子量越小黏度越低，但涂層脆性越大，物理機(jī)械性能下降。為此我們通過試驗(yàn)選擇了合適的環(huán)氧樹脂作成膜物，并對(duì)固化劑進(jìn)行改性研究，使共聚反應(yīng)后的涂層接枝上滿足性能需要的官能團(tuán)。
1.1涂料成膜物的試驗(yàn)研究
由于要求該無(wú)溶劑環(huán)氧涂層具有熔接環(huán)氧粉末涂層的性能，且一次成膜厚度為500~1000μm，因此涂料成膜物的選用非常關(guān)鍵。
在達(dá)到漆膜性能要求的前提下，盡可能地降低涂料的黏度，滿足生產(chǎn)和施工要求是必須考慮的。
本試驗(yàn)選用850S雙酚A樹脂、830S雙酚F樹脂進(jìn)行試驗(yàn)研究。不同含量的雙酚F環(huán)氧樹脂對(duì)雙酚A環(huán)氧樹脂的稀釋作用如表1所示。
從上述試驗(yàn)可以看出，雙酚F型環(huán)氧樹脂對(duì)雙酚A型環(huán)氧樹脂的稀釋作用相當(dāng)明顯，用量30%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時(shí)，混合樹脂的黏度就降到了雙酚A環(huán)氧樹脂的1/2，且沒有活性稀釋劑的降低固化物耐熱性和力學(xué)性能的弊端，因此選擇以液態(tài)雙酚A型環(huán)氧樹脂為主與雙酚F型環(huán)氧樹脂復(fù)配作為涂料的成膜物。
不同配比的樹脂體系中加入等量的顏填料（鈦白粉∶碳化硅∶硫酸鋇∶云母粉=1∶1∶3∶2），而后把它研磨成基料，以脂肪胺作固化劑得到的涂層性能如表2所示。
從上述試驗(yàn)結(jié)果可以看出，雙酚F樹脂加量在18%~25%之間時(shí)涂層性能較好，添加量在28%時(shí)體系的黏度已經(jīng)降低一倍，為了確保涂料的生產(chǎn)施工性能，確定雙酚F樹脂的添加量為20%~30%。
由100份樹脂體系分別添加不同比例的顏填料（鈦白粉∶碳化硅∶硫酸鋇∶云母粉=1∶1∶3∶2）組成的基料與脂肪胺固化劑混合后得到的涂層性能見表3。
從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，涂層的陰極剝離、耐磨性、耐熱性隨著顏基比的提高先提高而后降低，涂層的彎曲性、附著力逐漸降低，顏基比在100∶85~100∶100之間時(shí)，涂層的綜合性能可以滿足要求。
1.2涂料固化劑對(duì)涂層性能的影響
環(huán)氧樹脂固化劑種類繁多，按化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)的不同，常用的固化劑可分為胺類固化劑、酸酐類固化劑、合成樹脂類固化劑、聚硫橡膠類固化劑。不同類固化劑與環(huán)氧樹脂反應(yīng)后形成的高分子化合物的理化性能差別非常大，因此選用合適的固化劑對(duì)涂料的性能起著至關(guān)重要的作用。在所確定的環(huán)氧樹脂體系中加入一定比例的石英粉—硫酸鋇—滑石粉—鈦白粉—云母粉，研磨后按照理論用量分別加入脂肪族胺、芳香族胺、酚醛胺、脂環(huán)胺固化劑，由此配制的涂料的涂層性能見表4。
由表4可以看出，脂肪族胺由于具有較長(zhǎng)的直鏈結(jié)構(gòu)，因此涂層的力學(xué)性能較好；酚醛胺的羥基和氨基同時(shí)與環(huán)氧樹脂反應(yīng)形成了致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此涂層的耐熱性能較好；改性脂肪胺與環(huán)氧樹脂的反應(yīng)速度較快。
考慮到對(duì)該無(wú)溶劑環(huán)氧涂料的性能要求，我們選用了可在常溫下反應(yīng)、低黏度、快速固化的改性脂肪胺作為固化劑。
1.3涂料顏填料的試驗(yàn)
涂料顏填料不僅可以提高涂膜的附著力、增加涂膜的致密性、增強(qiáng)涂膜的強(qiáng)度、調(diào)整涂料的流動(dòng)性、改善涂料與涂膜的物理化學(xué)性能，還可以防止紫外線對(duì)涂膜的穿透從而增強(qiáng)涂膜的耐候性，因此顏填料的選擇以及各種顏填料之間的匹配是涂料配方設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。顏填料主要有片狀和粒狀兩種。不同形狀的顏填料對(duì)腐蝕介質(zhì)的屏蔽作用如圖1所示。
由所選用的環(huán)氧樹脂和固化劑與不同種類的顏填料混合配制的涂料性能見表5。
從表5中的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，采用鈦白粉、滑石粉、石英粉、硫酸鋇、云母粉等顏填料可提高無(wú)溶劑涂料所需的耐溫、耐磨、附著力、耐陰極剝離、抗彎曲等性能。石英粉和碳化硅用量超過20%時(shí)涂層的耐溫性和耐酸性較差，云母粉、鈦白粉、硫酸鋇、滑石粉用量在15%~20%之間時(shí)，涂層的耐酸、耐堿性較好。
2涂料配方確定
在上述試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，我們配制了一系列涂料，將加入不同比例鈦白粉—滑石粉—石英粉—云母粉—硫酸鋇—碳化硅等的環(huán)氧樹脂研磨后形成的涂料A組分示于表6中。
不同A組分與固化劑混合后形成的涂層性能如表7所示。
從上述試驗(yàn)可以看出，Y-1、Y-2配方的涂料性能較好。據(jù)此確定彎管無(wú)溶劑環(huán)氧防腐蝕涂料最終配方如表8所示。
3結(jié)束語(yǔ)
研究結(jié)果表明，我們研制的無(wú)溶劑環(huán)氧涂料不含有活性稀釋劑，涂料一次成膜厚度達(dá)
